干细胞治疗脑中风的研究进展*

古香儿 孙 硕 毛 露 陈艾东

1 南京医科大学， 江苏省南京市 211166； 2 东南大学

据统计，心脑血管疾病已连续多年位列中国成年人主要死亡原因前三，随着社会发展和生活方式的改变，心脑血管疾病诱因渐增，加之中国步入人口老龄化社会，心脑血管疾病的患病率呈现逐年上升趋势，在非传染性疾病致死中占据重要地位[1-2]，中国已成为世界脑血管病死亡率最高的国家。脑中风作为脑血管病的头号杀手，致残率、死亡率常年处于高位，近几年因其患病人数逐年增长，为此，专门将每年的10月29日作为“世界卒中日”。干细胞疗法是新时期备受瞩目的“疾病克星”，在脑中风的实验研究中已显示出巨大的潜力，本文将依据国内外相关文献，对国内外干细胞治疗脑中风的机制及成果进行汇总阐述。

1 脑中风

脑中风可分为出血性脑中风和缺血性脑中风两大类，是一种突然发生的脑部血液循环障碍性疾病。出血性脑中风由脑部血管突然破裂造成的脑出血引起，其致死率在两种脑中风中更高；缺血性脑中风由脑血流阻断而引起，阻断的原因可以分为脑血管异常狭窄以及脑血管被血栓等堵塞，其发病率高于出血性脑中风，占“脑中风”总数的3/5以上[3]。脑中风可导致众多严重的临床症状，如突然昏倒意识不清、面部扭曲口眼歪斜、口齿不清表达费力、半身不遂行动障碍。脑中风最初是血液不能顺利进入大脑从而导致脑组织的缺血、缺氧，进而引起脑组织损伤，此外，脑部脆弱的神经细胞的生存也遭遇威胁，神经细胞生理功能改变或丧失，部分神经细胞死去，神经网络传递受阻，严重的缺血缺氧还可以导致神经阻断。目前，对于脑中风的治疗有静脉注射溶栓剂、西药、中药、针灸和推拿等传统治疗手段，但由于神经元的死亡是不可逆的，所以治疗效果非常不理想[4-6]。

脑中风长久以来便存在着发病率高、致残率高、死亡率高的三高现象，我国脑中风发病率逐年递增，每年罹患脑中风病的人数多达200万，死亡人数可占发病总人数的3/5;脑中风致残率高达3/4,现存脑中风幸存者中有多达65%的患者不同程度的丧失劳动能力，从而引发出生活不能自理、就业困难、医药费繁重等一系列问题，为社会和家庭造成沉重负担，患者本人还承受着巨大的生理不适感与精神压力，降低了人民总体幸福指数和生活质量[7]。故寻求脑中风更高效、更便捷的预防及治疗方法意义重大。

2 干细胞治疗

干细胞具有分化形成多种不同类型细胞的潜在能力，这些细胞有各自的形态、结构、生理功能的特异性细胞，行使特异功能。此外，干细胞还能自我更新，由其分裂产生的新细胞拥有和原细胞完全相同的结构和功能。干细胞治疗是研究者运用干细胞的特质，人工培养各种细胞、组织、器官等在临床上对患者进行治疗的新方法，同时干细胞移植能促进多种特异功能的细胞因子分泌，对细胞所处微环境进行改善，对抗或调节细胞凋亡等作用。

2.1 运用范围 干细胞疗法在治疗退行性疾病、自体免疫病和遗传病方面具有巨大的治疗潜力，涉及到的干细胞主要包括胚胎干细胞、脐血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等，近几年国内干细胞研究中举足轻重的领域包括干细胞分离与种类鉴定、诱导干细胞多项分化、重编程调控机制、干细胞可塑性与多种疑难疾病治疗等方面[8]，且干细胞在美容(如面部整形)[9]、军事(如高新技术武器伤造成的批量系统性损伤的伤员救治)[10]等领域也发挥着越来越重要的作用。

2.2 干细胞治疗的问题与前景 进入新世纪以来全球陷入“干细胞热”，2007和2012年都有与干细胞相关的研究成果斩获诺贝尔生理学或医学奖，这对干细胞研究者们是巨大的鼓励。

我国在全世界干细胞研究中可谓后起之秀，虽起步较晚，但其发展迅速势如破竹锐不可当。在各方大力支持与不懈努力下，我国科研产出占全球的份额如冉冉升起的旭日，逐步拔高，近年来，我国无论是论文发表总量还是专利申请总量均飞升至世界第二位。论文的数量从不与质量画上等号，而引用率从某些方面来说可为评价论文影响力的标杆，我国高频次被引用论文的数量在国际排名中也名列前茅，这真正显示出我国在某些干细胞研究领域中已具备可称之为“底气”的科研实力。除此之外，“产权保护”是近些年的热词，知识产权有了更多法律及社会舆论的保护，科研工作者的自主创新能力和积极性也因此提升，未来我国在国际干细胞市场中的竞争力大大增加[11]。

但是，在实际的干细胞研究和临床应用中也存在许多乱象。伦理问题、安全问题[12]常常引起社会各界不断质疑和争论，关注度居高不下，种种乱象引人反思[13]。2017年底，中国细胞生物学学会干细胞生物学分会于发布规范性文件——《干细胞通用要求》，对干细胞的分类、伦理、质量、质量控制、检测控制和废弃物处理等多个方面提出要求，对干细胞的研究和生产有了更高、更明确的标准，加之《“十三五”国家科技创新规划》等国家级文件对干细胞治疗持鼓励态度[14]，在严格规范与鼓励政策的双重推动下，干细胞治疗的乱象定能有效得到抑制，干细胞领域前景良好。

3 干细胞疗法治疗脑中风

实际科研和应用中，干细胞疗法治疗脑中风主要运用于缺血性脑中风，下面各内容仅涉及缺血性脑中风，特此说明。

3.1 干细胞治疗缺血性脑中风的机制 缺血性脑中风时脑部血液供应中断引发的缺血、缺氧现象是脑部组织损伤、甚至神经元大量死亡的主要原因，由此造成的神经突触联系中断以及神经元网络中断，在临床上表现出各种神经功能障碍。神经细胞及神经网络的损伤自然情况下被视为不可逆性损伤，加之神经细胞属于高度分化的细胞一般认为无增殖能力，无法对损伤的神经细胞进行替代、补充，这是脑中风一旦患病后遗症严重的主要原因。因此，干细胞疗法依靠细胞替代和调节拥有辅助功能的细胞因子的分泌量两个主要思路对脑中风进行治疗。

3.1.1 细胞替代： 若假设脑中风是一场发生在人脑中的战役，在这场战役中有的细胞不幸殒命“战死(坏死)”，有的细胞成了“残兵(受损)”，他们都不能再坚守岗位发挥本职作用，而细胞替代即利用干细胞的多向分化能力，人工诱导产生新的“兵源(新细胞)”，替代残兵补上空缺，为战役增加助力，以期能战胜疾病，已在多个实验证明干细胞可发挥此作用，且部分已有临床尝试[15]。

3.1.2 调节多种细胞因子分泌： (1)释放神经营养因子。神经营养因子是一大类由神经元微环境产生的生物活性物质，现已知的家族成员包含脑源性神经营养因子、神经生长因子、神经营养素3 (NT3)和神经营养素4(NT4)等，在发生缺血性脑中风后，经干细胞移植入体内的神经干细胞期会向受损区域迁移、分化，并分泌神经营养因子[16]。神经营养因子主要作用于神经元细胞体，起营养及神经保神经反射活动的恢复，如学习、记忆等功能恢复；此外，在体外培养干细胞时神经营养因子可维持神经的生长、分裂、和分化，如袁进国等人实验证明，用干细胞进行小鼠缺血性脑卒中修复时，用脑源性神经营养因子预处理神经干细胞后再移植，对脑组织形态修复和神经功能恢复方面有更好疗效[17]。(2)降低轴突生长抑制因子表达。轴突是连接着神经元细胞体和下一级神经元的细而长的突起，是神经元胞体的延长部分，能传导神经冲动，是神经元间信息交流中不可或缺的结构，但中枢神经系统受损后轴突再生困难，堪比女娲补天。近年来经过科学家不懈研究，终于发现让轴突这个睡美人陷入休眠的纺锤——脑中风受损局部的轴突生长抑制因子表达增高。轴突生长抑制因子主要由少突胶质细胞产生，目前已明确的轴突生长抑制因子主要为Nogo-A、MAG、OMgp，其通过结合神经元细胞膜上的特异受体复合物发挥抑制轴突再生的作用，已有实验证明脂肪干细胞移植能抑制Nogo-A抑制因子表达、脑出血后损伤部位表达增多的OMgp、MAG也可在移植了骨髓间充质干细胞后得到下调[18]。(3)抑制神经细胞凋亡。缺血性脑中风脑缺血后再灌注造成的损伤将诱发脑神经细胞坏死以及凋亡，导致患者神经功能缺损、致残甚至死亡，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase-3)是一种能促进细胞凋亡的蛋白酶，可用来评估神经细胞凋亡情况[19]。干细胞移植可降低caspase-3的表达，由此抑制神经细胞的凋亡。

3.2 干细胞移植方法比较

3.2.1 细胞悬液入血管移植法：可选外周静脉或颈动脉注射干细胞细胞悬液，但由外周静脉注入的干细胞会受到肺的拦截，如Tanaka E等人的实验中发生静脉注射法移植入小鼠体内的人类脐带干细胞大多数被困在肺内，1周内消失，不向大脑或其他器官迁移的现象，真正到达病灶的细胞数较少[20-21]；而经颈动脉移植的干细胞极易引发脑梗。

3.2.2 立体定向移植法：通过立体定向的装置，进行脑局部注射来移植干细胞，此方法的优势在于将干细胞准确移植到病灶区域，治疗更加高效，缺点为此法极易损伤正常的脑组织，故此方法很难为患者接受。

3.2.3 经脑脊液移植法：可从患者脑室或蛛网膜下隙注入干细胞，干细胞到达损伤部位后发挥治疗作用，此操作方法简洁方便，且对患者损伤较小。

3.3 临床运用

3.3.1动物实验： 2017年中国南通大学的实验结果表明，通过尾静脉注射的外源性Wharton’s jelly源间充质干细胞可以迁移到缺血性脑卒中大鼠的梗死区，存活甚至分化成神经元，部分挽救受损的运动功能，改善大鼠的神经功能行为[22]。2018年Tanaka E等人的实验证明，用静脉注射法向新生脑卒中小鼠移植入人类脐带干细胞是相对安全的，并能改善大脑中动脉闭塞后的功能障碍[21]。

3.3.2 临床应用：2011—2014年武汉市第一医院内科对60例脑卒中后遗症患者进行脐血干细胞移植,取得满意效果[23]。

4 总结

大脑是人体的“最高司令”，有着最精密又最复杂的结构，与人类的行、思、说、学息息相关，哪怕体积微若米粒的结构都能牵一发而动全身，脑中风治疗不可忽略。现目前国内干细胞治疗脑中风尚未大量运用于临床，应该说尚处于实验研究阶段，机理研究、动物实验仍占主导地位。不过与单纯使用干细胞治疗相比，越来越多的研究者深谙“结合”之道，不论是将传统中药、针灸等与干细胞治疗有机结合，还是用西药、康复训练法[24]配合干细胞治疗，融会以求贯通，相辅方能相成。干细胞治疗脑中风前景远大，期待有一天此法能大规模应用于临床，挽救千万患者和家庭。